독일의 PFINZTAL - 탄소 섬유 강화 플라스틱이 항공기의 주요 구성품으로 계속 사용됨에 따라 지속 가능한 재활용 개념의 필요성이 커지고 있습니다. 프라운호퍼 화학 기술 연구소 (ICT)의 엔지니어들은 최근 재활용 탄소 섬유를 배터리 및 연료 전지 소재로 변환하는 프로세스를 개발했습니다.
ICT 엔지니어 Elisa Seiler는 "오늘날 와이드 바디 항공기는 50 % 이상의 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP)으로 구성됩니다."CFRP 재활용 소재의 양은 엄청납니다. 예를 들어, Airbus 350의 총 중량은 65 톤 이상입니다. 이 외에도 생산 과정에서 기타 관련 폐기물이 생성됩니다. ""
Seiler와 그녀의 동료들은 재생 탄소 섬유에서 배터리 및 연료 전지 재료를 회수하는 프로세스를 개발 한 Graphit 2.0 프로젝트에 참여했습니다. 그들은 최근 양극판의 원형을 제작했습니다.
Graphit 2.0 프로젝트의 목적은 재생 탄소 섬유가 산화 환원 유동 배터리와 같은 고가의 에너지 저장 장치 용 보조 흑연으로 사용될 수 있도록하는 프로세스를 개발하는 것입니다.
프로젝트의 첫 번째 부분에서 엔지니어들은 기계 및 열처리를 통해 탄소 섬유에서 2 차 원료를 얻는 프로세스를 개발했습니다. 이 2 차 재료는 흑연 대체 재료로 사용됩니다. 프로젝트의 두 번째 부분에서는 이차 흑연을 산화 환원 유동 배터리 용 양극판에서 테스트했습니다.
Seiler는 "전기 드라이브는 현재 항공 산업에서 심각한 주제입니다." "제조업체는 한 응용 프로그램에서 다음 응용 프로그램으로 자료를 이동하여 저장된 값의 재활용을 직접 수행 할 수 있습니다.
Seyle은 "탄소 섬유는 전기 전도성이있어 천연 흑연 대체재로 적합하며 천연 흑연은 탄소로 구성되어있다"고 지적했다. "[이] 자원 비판적 원료는 현재 중국에서 높은 비용으로 수입해야합니다. 재활용 CFRP는 또한 첨가제 제조 응용 분야에서 사용될 수 있습니다. "
항공기 제조업체는 2015 년 이후 시행 된 EU 요구 사항을 준수해야합니다 - 중고차 평균 중량의 85 %를 재활용해야한다고 요구합니다. 독일과 같은 일부 국가에서는 CFRP가 매립을 금지하고 있으며 폐기물 소각 설비는 그러한 물질의 수용을 거부 할 수 있습니다.
Seiler와 그녀의 동료들은 플라스틱 매트릭스에서 탄소 섬유를 회수하는 방법을 개발했습니다. 그들은 마이크로파 방사를 사용하여 섬유 주위에 플라스틱 매트릭스를 태운다. 연소는 혐기성 조건 하에서 수행되어 섬유가 최대 900 ° C의 온도에서 연소되지 않도록해야합니다
Seiler는 "이것을 열분해 분해라고합니다." "마이크로파 복사의 장점은 에너지 효율입니다. 오븐 전체를 더 이상 가열 할 필요가 없으며 구성 요소 자체 만 가열해야합니다.
"우리의 폴리머 엔지니어들은 열가소성 소재에 재활용 섬유를 끼워 넣습니다."라고 Seiler는 설명합니다. 이 복합체는 흑연과 비슷한 특성을 가지며 양극 판 제조에 적합합니다.
Seiler의 주장 : "우리의 프로토 타입은 전도성, 밀도 및 내식성에 대한 모든 테스트를 통과했습니다." "우리는 전지와 연료 전지용 양극판을 만들기 위해 재활용 된 CFRP 섬유를 사용하는 것이 일반적으로 가능하다는 것을 증명했습니다. 이것은 재활용이 총체적 접근이라는 것을 보여줍니다.
Seiler는 "다음 단계는 배터리 셀 네트워크에서 양극판의 특성을 설명하고 수명주기 평가를 연구하는 것입니다." "그런 다음 우리는 재활용 CFRP 시리즈로 양극판을 만들 수 있도록 기술을 조정하고 싶습니다."
